Código genético y traducción

Nelson DL y Cox MM (2000) Lehninger Principios de Bioquímica 3ª ed Ed OmegaNelson DL y Cox MM. (2000). Lehninger Principios de Bioquímica, 3ª ed. Ed. Omega.Mathews C.K.; Van Holde K.E.; Ahern, K. G (2002) . Bioquímica, 3ª ed. Addison Wesley

Experimentos en la síntesis de proteínas

1.‐ Paul Zamecnik

2.‐Mahlon Hoagland y Zamecnik

3.‐ Francis Crick

• Un aminoácidoUn aminoácido determinado puede ser especificado porser especificado por más de un codón, de manera que elmanera que el código se designa como degenerado.como degenerado.

DeDe 

L l it d d l ARNt íLa longitud de los ARNt varía entre 73 y 93 nucleótidos 

El inosinato puede formar puentes de hidrógeno con tres nucleótidos diferentes (U,C y A)( , y )

Esto permite que algunos ARNt reconozcan más de un codón

Síntesis de proteínasSíntesis de proteínas

• Fase 1: Activación de los aminoácidos (aa)Fase 1: Activación de los aminoácidos (aa)

1)El grupo carboxilo de cada aa de ser activado1)El grupo carboxilo de cada aa de ser activado.2)Cada nuevo aa debe ser incorporado de acuerdo con la información contenida en elacuerdo con la información contenida en el ARNm

(Se une el aa al ARNt específico covalentemente, consume energía y usa una enzima activadora dependiente de Mg2+).

R ió li d l i lReacción realizada en el citosol.

• Fase 2: InicioEl ARNm (portador del código del polipéptido)se une a la menor de las dos subunidadesribosómicas y al aminoacil‐ARNt iniciador. Lasubunidad ribosómica mayor se une paraformar el complejo de inicio. El aminoacil‐ARNt iniciador se aparea con el codón AUG delARN ( i i i d l li é tid ) PARNm (principio del polipéptido). Proceso querequiere GTP

Sitio A (aminoacilo)1) Subunidad ribosómica 30S  une 

los factores de inicio impide la 

Sitio P (peptidilo)

unión en 30S y 50 S.El ARNm se une a la 30S. AUG es guiado por la secuencia Shine‐Dalgarno.

Sitio E (salida) se encuentra en la subunidad 50S

Shine Dalgarno.

2)  El complejo formado por la subunidad ribosómica 30S el subunidad 50Ssubunidad ribosómica 30S, el IF‐3, y el ARNm se une a IF‐2 ligado a GTP y al N‐formilmetionil‐ARNt iniciador .

3) Este complejo se combina con la subunidad ribosómica 50S; el GTP se hidroliza a GDP y Pi que se desprenden del complejo. Los tres factores de  inicio abandonan el ribosoma.

Las secuencias Shine‐Dalgarno se aparean con una secuencia cerca   del extremo 3´del ARNr 16S3 del ARNr 16S

Secuencias en el ARNm que sirven de señal para el inicio de la síntesis proteica en las bacterias.p

• Fase 3Fase 3

La elongación requiere proteínas citosólicasdenominados factores de iniciación La fijacióndenominados factores de iniciación. La fijacióndel aminoacil‐ARNt entrantes y eldesplazamiento de los ribosomas a lo largo deldesplazamiento de los ribosomas a lo largo delARNm están facilitados por la hidrólisis deGTPGTP.

La elongación requiere:

1)el complejo de inicio1)el complejo de inicio descrito anteriormente, 2) aminoacil‐ARNt3)conjunto de tres proteínas (factores de elongación)elongación)4)GTP 

• Fase 4Fase 4

Terminación y liberación: La finalización se da por un codón de terminación del ARNmpor un codón de terminación del ARNm. 

La cadena polipéptidica se desprende del ib d d íribosoma con ayuda de proteínas denominadas factores de liberación.

Codones de terminación delterminación del ARNm (UAA, UAG, UGAUGA

• Fase 5: Plegamiento y modificación postg y p

El polipéptido nuevo tiene que plegarse en su conformación tridimensional adecuada ¿Paraconformación tridimensional adecuada ¿Para que?. Antes o después del plegamiento, el nuevo polipéptido puede experimentarnuevo polipéptido puede experimentar modificaciones enzimáticas.Eliminación de uno o más aa del extremo amino‐terminalEliminación de uno o más aa del extremo amino terminal

Adición de grupos: acetilo, fosforilo, metilo, carboxilo

an 

in.

on of 

prote

slatio

to a p

Tran

ge int

5.20: 

essag

gure 5

NA m

Fig RN

ESTRUCTURA PROTEICA Y FOLDING

Plegamiento asistidoPlegamiento asistido

1) Las chaperonas moleculares son proteínas1) Las chaperonas moleculares son proteínas que interaccionan con polipéptidos parcial o incorrectamente plegados, facilitando rutas de plegamiento correctas. 2) Se localizan tanto en bacterias y humanos3) Primera clase de chaperonas Hsp70 y Hsp40 (DnaK Y DnaJ)4)La segunda clase de chaperonas se denominan Chaperoninas

• Hsp70 estas proteínas son más abundantes enHsp70 estas proteínas son más abundantes en células sometidas al estrés por temperaturas elevadas Se une a regiones ricas en residuoselevadas. Se une a regiones ricas en residuos hidrofóbicos de polipéptidos no plegados , protegen las proteínas que se hanprotegen las proteínas que se han desnaturalizado por calor y los péptidos que se están sintetizando (que aun no estánse están sintetizando (que aun no están plegados)

Las chaperoninas en el plegamiento de proteínas6) La proteína liberada está

1) La proteína desplegada se une a la bolsadelGroEL que no

liberada está totalmente plegada  o en una estado de plegamiento parcial comprometido para 

Proteína desplegada

GroEL que no está bloqueada por GroES.

2) El ATP se une5) La proteínas se pliega en el

adoptar la conformación nativa7) Las 

proteínas que no se  han l d l2) El ATP se une 

a cada una de las subunidades del heptámerode GroEL.

pliega en el interior de la cavidad

plegado al liberarse se vuelven a unir rápidamente

de GroEL.

3) La hidrólisis de ATP lleva a la liberación de 14 ADP y GroES.

4) 7 ATP y GroESse unen a GroELcon una bolsa llena.

La ruta de plegamiento de muchas proteínas a uta de p ega e to de uc as p ote asnecesita dos enzimas que catalizan reacciones de isomerización :1)La proteína disulfuro isomerasa:  Cataliza el intercambio o la mezcla de enlaces disulfuroh t f l l d lhasta que se forman los enlaces de la conformación nativa.2)La péptido prolil cis trans isomerasa cataliza la2)La péptido prolil cis‐trans isomerasa cataliza la interconversión de los isómeros cis‐trans de los enlaces peptídicos de prolina .p p p

Modificaciones postraduccionales

Procesamiento proteolítico

Procesamiento Químico

*Unión de cadenas laterales de glúcidosg

*Adición de grupos isoprenilo (sirve para anclar la proteína en una membrana )anclar la proteína en una membrana )

*Adición de grupos prostéticos (biotina y el grupo hemo)grupo hemo)

*Formación de puentes disulfuro (son í ió i d i dcomunes en proteínas  eucarióticas destinadas  

a la exportación)

Destino de las proteínas en la célula

La mayoría de las proteínas en (cloroplastos ymitocondrias) están codificadas por ADN nuclearmitocondrias) están codificadas por ADN nuclear.

Los 10 a 15 residuos en el extremo amino‐terminal dealgunas proteínas dirige la proteína a su destino finalen la célula (estas secuencias son eliminadas porpeptidasas específicas)p p p )

Proteínas de las mitocondrias

Proteínas del cloroplasto

Direccionamiento de proteínas nucleares

Retículo endoplásmicoRetículo endoplásmico